KR101213485B1 - Organometallic complexes and organic electroluminescence device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고효율 인광을 발하는 유기 금속 착물과 이를 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 본 발명의 유기 금속 착물은 유기 전계 발광 소자의 유기막 형성시 이용가능하며, 고효율의 인광재료로서 적색 파장 영역에서 발광할 뿐만 아니라, 높은 휘도와 낮은 구동 전압을 갖는다.The present invention provides an organic metal complex which emits high efficiency phosphorescence and an organic electroluminescent device using the same. The organometallic complex of the present invention can be used when forming an organic film of an organic electroluminescent device, and emits light in the red wavelength region as a highly efficient phosphorescent material, and has a high luminance and a low driving voltage.
Description
도 1a-f는 본 발명의 일구현예에 따른 유기 전계 발광 소자의 적층 구조를 개략적으로 나타낸다.1A-F schematically show a stacked structure of an organic EL device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자의 일구현예를 나타낸 것이다.2 illustrates an embodiment of an organic electroluminescent device manufactured according to the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
10... 제1전극 11... 정공 주입층 10 ...
12... 발광층 13... 정공 억제층 12 ...
14... 제2전극 15... 전자 수송층 14 ...
16... 정공 수송층 20... 기 판16 ...
본 발명은 유기금속 착물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적색 영역의 발광이 가능한 유기 금속 착물과, 이를 유기막 형성재료로서 채용하고 있는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organometallic complex and an organic electroluminescent device using the same, and more particularly, to an organometallic complex capable of emitting light in a red region and an organic electroluminescent device employing it as an organic film forming material.
유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)는 형광성 또는 인광성 유기 화합물 박막(이하, 유기막이라고 함)에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기막에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 능동 발광형 표시 소자로서, 경량, 부품이 간소하고 제작공정이 간단한 구조를 갖고 있고 고화질에 광시야각을 확보하고 있다. 또한 고색순도 및 동영상을 완벽하게 구현할 수 있고, 저소비 전력, 저전압 구동으로 휴대용 전자기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있다. An organic electroluminescent device (organic EL device) is an active light emitting type using a phenomenon in which light is generated while electrons and holes are combined in an organic film when a current flows through a thin film of fluorescent or phosphorescent organic compound (hereinafter referred to as an organic film). As a display element, it has a light weight, a simple part, a simple manufacturing process, and a wide viewing angle at high image quality. In addition, high color purity and video can be perfectly realized, and low power consumption and low voltage driving make it suitable for portable electronic devices.
일반적인 유기 전계 발광 소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있다. 여기에서 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층은 유기 화합물로 이루어진 유기막들이다. 상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다. 상기 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송층을 경유하여 발광층에 이동된다. 한편, 전자는 캐소드로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층에 주입되고 발광층 영역에서 캐리어들이 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 방사감쇠(radiative decay)되면서 물질의 밴드 갭(band gap)에 해당하는 파장의 빛이 방출되는 것이다.A typical organic electroluminescent device has a structure in which an anode is formed on a substrate, and a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are sequentially formed on the anode. Here, the hole transport layer, the light emitting layer and the electron transport layer are organic films made of an organic compound. The driving principle of the organic electroluminescent device having the above-described structure is as follows. When a voltage is applied between the anode and the cathode, holes injected from the anode are transferred to the light emitting layer via the hole transport layer. On the other hand, electrons are injected from the cathode to the light emitting layer via the electron transporting layer, and carriers are recombined in the light emitting layer region to generate an exiton. As the excitons are radiated decay, light of a wavelength corresponding to the band gap of the material is emitted.
상기 유기 전계 발광 소자의 발광층 형성재료는 그 발광 메카니즘에 따라 일중항 상태의 엑시톤을 이용하는 형광 물질과, 삼중항 상태를 이용하는 인광 물질로 구분가능하다. 이러한 형광 물질 또는 인광 물질을 자체적으로 또는 적절한 호스트 물질에 도핑하여 발광층을 형성하며, 전자 여기 결과, 호스트에 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤이 형성된다. 이 때 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤의 통계적 생성비 율은 1:3이다(Baldo, et al., Phys. Rev. B, 1999, 60, 14422).The light emitting layer forming material of the organic EL device may be classified into a fluorescent material using excitons in a singlet state and a phosphorescent material using a triplet state according to the light emitting mechanism thereof. The fluorescent or phosphorescent material is doped on its own or in a suitable host material to form a light emitting layer, and as a result of electron excitation, singlet excitons and triplet excitons are formed in the host. At this time, the statistical generation ratio of singlet excitons and triplet excitons is 1: 3 (Baldo, et al., Phys. Rev. B, 1999, 60, 14422).
발광층 형성재료로서 형광물질을 사용하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 호스트에서 생성된 삼중항이 낭비된다는 불리한 점을 안고 있는 반면, 발광층 형성재료로서 인광물질을 사용하는 경우에는 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤을 모두 사용할 수 있어 내부양자효율 100%에 도달할 수 있는 장점을 갖고 있다(Baldo, et al., Nature, Vol.395, 151-154, 1998). 따라서 발광층 형성재료로 인광 물질을 사용할 경우, 형광 물질보다 매우 높은 발광 효율을 가질 수 있다. The organic EL device using a fluorescent material as a light emitting layer forming material has the disadvantage that the triplet generated in the host is wasted. Both have the advantage of reaching 100% internal quantum efficiency (Baldo, et al., Nature, Vol. 395, 151-154, 1998). Therefore, when a phosphorescent material is used as a material for forming a light emitting layer, it can have a much higher luminous efficiency than a fluorescent material.
유기 분자에 Ir, Pt, Rh, Pd과 같은 중금속을 도입하게 되면 중금속원자 효과(heavy atom effect)에 의해 발생되는 스핀-오비탈 커플링(spin-orbital coupling)을 통해서 삼중항 상태와 일중항 상태가 섞이게 되는데, 이로 인해 금지되었던 천이가 가능하게 되고 상온에서도 효과적으로 인광이 일어날 수 있게 된다. When heavy metals such as Ir, Pt, Rh, and Pd are introduced into organic molecules, triplet and singlet states are induced through spin-orbital coupling caused by heavy atom effects. This results in a forbidden transition, which allows for efficient phosphorescence at room temperature.
상술한 바와 같이 인광을 이용한 고효율 발광 재료로서, 이리듐(Iridium), 백금(platinum) 등의 전이 금속을 포함한 전이 금속 화합물을 이용한 여러 물질들이 발표되고 있지만, 고효율의 풀컬러 표시소자를 위한 적색 영역의 인광물질이 여전히 요구되고 있다.As described above, various materials using transition metal compounds, including transition metals such as iridium and platinum, have been disclosed as high-efficiency light emitting materials using phosphorescence. Phosphors are still needed.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적색 파장 영역에서 효율적으로 발광할 수 있는 유기 금속 착물을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an organometallic complex capable of emitting light efficiently in the red wavelength region.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 유기 금속 착물을 채용한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device employing the organometallic complex.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
하기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물을 제공한다.It provides an organometallic complex represented by the following formula (1).
식중,Food,
상기 M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru 또는 Pd이고;M is Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru or Pd;
상기 CyN은 M과 결합하는 질소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리기(heterocyclic group), 또는 M과 결합하는 질소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이며;The CyN is a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 3 to 60 carbon atoms containing nitrogen bonded to M, or a substituted or unsubstituted heteroaryl having 3 to 60 carbon atoms containing nitrogen bonded to M Group;
상기 CyC는 M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 탄소고리기, M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리기, M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 아릴기 또는 M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고;The CyC is a substituted or unsubstituted carbon ring having 4 to 60 carbon atoms containing carbon bonded to M, a substituted or unsubstituted hetero ring having 3 to 60 carbon atoms containing carbon bonded to M, bonded to M A substituted or unsubstituted aryl group having 3 to 60 carbon atoms containing carbon or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3 to 60 carbon atoms containing carbon bonded to M;
상기 CyN-CyC는 질소(N)와 탄소(C)를 통하여 M과 결합되어 있는 사이클로메탈화 리간드(cyclometalating ligand)를 나타내며;CyN-CyC represents a cyclometalating ligand bonded to M through nitrogen (N) and carbon (C);
상기 m1은 0 내지 2의 정수이고;M 1 is an integer of 0 to 2;
상기 m2는 3-m1이며;M 2 is 3-m 1 ;
상기 A는 둘 이상의 질소 원자를 포함하고 하나의 질소 원자를 통하여 M과 결합되어 있는 리간드를 나타내고;A represents a ligand comprising at least two nitrogen atoms and bonded to M via one nitrogen atom;
상기 X는 NR0, O, 또는 S이며, 상기 R0는 수소, 할로겐 원자, 카르복실기, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 나타내며;X is NR 0 , O, or S, and R 0 represents hydrogen, a halogen atom, a carboxyl group, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms;
상기 Q는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타낸다.Q represents a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 2의 화합물이 바람직하다.As the compound of Formula 1, a compound of Formula 2 is preferable.
식중,Food,
상기 M, CyN 및 CyC는 상기 정의한 바와 같으며,M, CyN and CyC are as defined above,
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 카르복실기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 헤테로아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로아릴알킬기를 나타내고, 이들 중 둘 이상은 서로 융합하여 2환 내지 5환의 융합고리를 형성할 수 있다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently hydrogen, halogen atom, carboxyl group, amino group, nitro group, cyano group, substituted or unsubstituted C 1- C 20 alkyl group, substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkoxy group, substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkynyl group, substituted or unsubstituted C 1 -C 20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C 6 -C 30 aryl group, substituted or unsubstituted C 7 -C 30 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C 5 -C 30 heteroaryl group, or substituted or unsubstituted Ring C 3 -C 30 heteroarylalkyl group, two or more of them may be fused to each other to form a bicyclic ring to 5 ring fused ring.
상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 3 내지 6의 화합물을 예로 들 수 있다.Examples of the compound represented by Formula 1 include compounds represented by the following Formulas 3 to 6.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above other technical problem,
한 쌍의 전극 사이에 유기막을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,An organic electroluminescent device comprising an organic film between a pair of electrodes,
상기 유기막이 상술한 유기 금속 착물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.The organic film provides an organic electroluminescent device comprising the above-described organometallic complex.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 트리아졸 유도체 형태의 새로운 보조 리간드(anclillary ligand)를 도입한 하기 화학식 1의 유기 금속 착물을 제공하는 바, 이와 같은 구조의 유기 금속 착물에서 상기 리간드는 HOMO와 삼중항 MLCT 상태의 에너지 갭을 감소시켜 발광 파장을 수 nm 정도 청색영역으로 이동시키게 된다. 따라서 이와 같은 리간드의 적색 영역에서 발광특성 및 색좌표 제어는 유기전계 발광소자에서 유용성을 갖게 된다.The present invention provides an organometallic complex of formula (1) in which a novel anionic ligand in the form of a triazole derivative is introduced, wherein in the organometallic complex of such a structure, the ligand is an energy gap between the HOMO and triplet MLCT states. The light emission wavelength is shifted to the blue region by several nm by reducing. Therefore, the emission characteristics and the color coordinate control in the red region of the ligand have utility in the organic light emitting device.
<화학식 1>≪ Formula 1 >
식중,Food,
상기 M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru 또는 Pd이고;M is Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru or Pd;
상기 CyN은 M과 결합하는 질소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리기(heterocyclic group), 또는 M과 결합하는 질소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이며;The CyN is a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 3 to 60 carbon atoms containing nitrogen bonded to M, or a substituted or unsubstituted heteroaryl having 3 to 60 carbon atoms containing nitrogen bonded to M Group;
상기 CyC는 M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 탄소고리기, M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리기, M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 아릴기 또는 M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고;The CyC is a substituted or unsubstituted carbon ring having 4 to 60 carbon atoms containing carbon bonded to M, a substituted or unsubstituted hetero ring having 3 to 60 carbon atoms containing carbon bonded to M, bonded to M A substituted or unsubstituted aryl group having 3 to 60 carbon atoms containing carbon or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3 to 60 carbon atoms containing carbon bonded to M;
상기 CyN-CyC는 질소(N)와 탄소(C)를 통하여 M과 결합되어 있는 사이클로메탈화 리간드(cyclometalating ligand)를 나타내며;CyN-CyC represents a cyclometalating ligand bonded to M through nitrogen (N) and carbon (C);
상기 m1은 0 내지 2의 정수이고;M 1 is an integer of 0 to 2;
상기 m2는 3-m1이며;M 2 is 3-m 1 ;
상기 A는 둘 이상의 질소 원자를 포함하고 하나의 질소 원자를 통하여 M과 결합되어 있는 리간드를 나타내고;A represents a ligand comprising at least two nitrogen atoms and bonded to M via one nitrogen atom;
상기 X는 NR0, O, 또는 S이며, 상기 R0는 수소, 할로겐 원자, 카르복실기, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 나타내며;X is NR 0 , O, or S, and R 0 represents hydrogen, a halogen atom, a carboxyl group, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms;
상기 Q는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타낸다.Q represents a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
상기 화학식 1의 유기 금속 착물에서 M은 사이클로메탈화 리간드 혹은 보조 리간드와 결합하는 중심금속으로서, 예를 들어 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru 또는 Pd을 사용할 수 있고, 바람직하게는 Ir 또는 Pt을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.In the organometallic complex of Formula 1, M is a central metal that binds to a cyclometallated ligand or an auxiliary ligand. For example, Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru, or Pd may be used, and preferably Ir or Pt may be used, but is not limited thereto.
상기 화학식 1의 CyN은 중심금속인 M과 직접적으로 배위결합을 형성하는 질소원자를 포함하는 헤테로고리기 혹은 헤테로아릴기를 나타낸다. 상기 헤테로 고리기는 고리를 형성하는 주요 원소로서 N, O, S 및/또는 P와 같은 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 3 내지 60의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기를 나타내며, 구체적인 예로서 피롤리딘(pyrrolidine), 모르폴린(morpholine), 티오모르폴린(thiomorpholine), 티아졸리딘(thiazolidine) 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 헤테로아릴기는 고리를 형성하는 주요 원소로서 N, O, S 및/또는 P와 같은 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 3 내지 60의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내며, 구체적인 예로서, 피리딘, 4-메톡시 피리딘, 퀴놀린, 피롤, 인돌, 피라진(pyrazine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸, 피리미딘(pyrimidine), 퀴나졸린(quinazoline), 티아졸(thiazole), 옥사졸(oxazole), 트리아진(triazine), 1,2,4-트리아졸(triazole) 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.CyN in the above formula (1) represents a heterocyclic group or a heteroaryl group containing a nitrogen atom that directly forms a coordination bond with M, which is a central metal. The heterocyclic group represents a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 3 to 60 carbon atoms including hetero atoms such as N, O, S, and / or P as a main element forming a ring, and specific examples include pyrrolidine ), Morpholine (morpholine), thiomorpholine (thiomorpholine), thiazolidine and the like, but is not limited thereto. The heteroaryl group represents a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3 to 60 carbon atoms including a hetero atom such as N, O, S, and / or P as a main element forming a ring, and as a specific example, pyridine, 4- Methoxy pyridine, quinoline, pyrrole, indole, pyrazine, pyrazole, imidazole, pyrimidine, quinazoline, thiazole, oxazole, triazine (triazine), 1,2,4-triazole, and the like, but are not limited thereto.
상기 화학식 1의 CyC에서, M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 탄소고리기의 구체적인 예로서, 사이클로헥산, 사이클로펜탄 등이 있고, 상기 M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리기의 구체적인 예로서 테트라하이드로퓨란, 1,3-디옥산, 1,3-디티안(1,3-dithiane), 1,3-디티오란(1,3-dithiolane), 1,4-디옥사-8-아자스피로[4,5]데칸{1,4-dioxa-8-azaspiro[4,5]decane}, 1,4-디옥사스피로[4,5]데칸-2-온{1,4-dioxaspiro[4,5]decan-2-one} 등이 있고, 상기 M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 아릴기의 구체적인 예로서, 페닐, 1,3-벤 조디옥솔(benzodioxole), 비페닐, 나프탈렌, 안트라센, 아줄렌(azulene) 등이 있고, 상기 M과 결합하는 탄소를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기의 구체적인 예로서 티오펜(thiophene), 퓨란2(5H)-퓨라논(furan2(5H)-furanone), 피리딘, 쿠마린(coumarin), 이미다졸, 2-페닐피리딘, 2-벤조티아졸, 2-벤조옥사졸, 1-페닐피라졸, 1-나프틸피라졸(1-naphthylpyrazole),5-(4-메톡시페닐)피라졸, 2,5-비스페닐-1,3,4-옥사디아졸, 2,3-벤조퓨란2-(4-비페닐)-6-페닐 벤조옥사졸 등을 들 수 있다.In CyC of Chemical Formula 1, specific examples of a substituted or unsubstituted carbon ring having 4 to 60 carbon atoms including carbon bonded to M include cyclohexane, cyclopentane, and the like, and include carbon bonded to M. Specific examples of the substituted or unsubstituted heterocyclic group having 3 to 60 carbon atoms include tetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 1,3-dithiane, and 1,3-dithiolane ( 1,3-dithiolane), 1,4-dioxa-8-azaspiro [4,5] decane {1,4-dioxa-8-azaspiro [4,5] decane}, 1,4-dioxaspiro [ 4,5] decan-2-one {1,4-dioxaspiro [4,5] decan-2-one} and the like, and substituted or unsubstituted aryl having 4 to 60 carbon atoms containing carbon bonded to M. Specific examples of the group include phenyl, 1,3-benzodioxole, biphenyl, naphthalene, anthracene, azulene, and the like, or a substituted or unsubstituted carbon number including carbon bonded to M. 3 to 60 hete Specific examples of the aryl group include thiophene, furan 2 (5H) -furanone, pyridine, coumarin, imidazole, 2-phenylpyridine, 2-benzothiazole, 2-benzooxazole, 1-phenylpyrazole, 1-naphthylpyrazole, 5- (4-methoxyphenyl) pyrazole, 2,5-bisphenyl-1,3,4-oxa Diazole, 2,3-benzofuran 2- (4-biphenyl) -6-phenyl benzoxazole, and the like.
상기 화학식 1에서, CyN-CyC의 각 치환기는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 4-7 원자 고리기 또는 치환 또는 비치환된 4-7 원자 헤테로 고리기를 형성하며, 특히, 축합 4-7 원자 고리 또는 헤테로고리기를 형성할 수 있다. 여기서 고리기 또는 헤테로 고리기는 C1-C30 사이클로알킬기, C1-C30 헤테로사이클로알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C4-C30 헤테로알릴기를 나타내고, 각 고리기 또는 헤테로 고리기는 하나 또는 그 이상의 치환체에 의해서 치환될 수 있다. 여기에서 "헤테로"의 의미는 N, O, P, S 등과 같은 헤테로원자를 포함하는 경우를 지칭한다.In Formula 1, each substituent of CyN-CyC is connected to each other to form a substituted or unsubstituted 4-7 membered ring group or a substituted or unsubstituted 4-7 membered heterocyclic group, and in particular, a condensed 4-7 membered ring Or a heterocyclic group. Wherein the ring group or heterocyclic group represents a C1-C30 cycloalkyl group, a C1-C30 heterocycloalkyl group, a C6-C30 aryl group or a C4-C30 heteroallyl group, each ring group or heterocyclic group being substituted by one or more substituents Can be. The term "hetero" as used herein refers to a case where a hetero atom such as N, O, P, S or the like is included.
상기 치환체는 할로겐 원자, -OR1, -N(R1)2, -P(R1)2, -POR1, -PO2R1, -PO3R1, -SR1, -Si(R1)3, -B(R1)2, -B(OR1)2, -C(O)R1, -C(O)OR1, -C(O)N(R1), -CN, -NO2, -SO2, -SOR1, -SO2R1, -SO3R1이고, 상기 R1은 수소, 할로겐원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C40 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C40 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C7-C40 알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C40 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 C3-C40 헤테로아릴알킬기 중에서 선택된다.The substituent is a halogen atom, -OR 1 , -N (R 1 ) 2 , -P (R 1 ) 2 , -POR 1 , -PO 2 R 1 , -PO 3 R 1 , -SR 1 , -Si (R 1 ) 3 , -B (R 1 ) 2 , -B (OR 1 ) 2 , -C (O) R 1 , -C (O) OR 1 , -C (O) N (R 1 ), -CN, -NO 2 , -SO 2 , -SOR 1 , -SO 2 R 1 , -SO 3 R 1 , wherein R 1 is hydrogen, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted A C 1 -C 10 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 heteroalkyl group, a substituted or Unsubstituted C 6 -C 40 aryl group, substituted or unsubstituted C 7 -C 40 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C 7 -C 40 alkylaryl group, substituted or unsubstituted C 2 -C 40 heteroaryl Group and a substituted or unsubstituted C 3 -C 40 heteroarylalkyl group.
상기 X는 NR0, O, 또는 S이며, 상기 R0는 수소, 할로겐 원자, 카르복실기, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 나타낸다.X is NR 0 , O, or S, and R 0 represents hydrogen, a halogen atom, a carboxyl group, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
상기 Q는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타낸다.Q represents a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
상기 m1은 0 내지 2의 정수이고, 상기 m2는 3-m1이고, 바람직하게는 m1은 1 또는 2이고, m2는 1 또는 2이다. 더욱 바람직하게는 m1은 2이며, m2는 1이다.M 1 is an integer of 0 to 2, m 2 is 3-m 1 , preferably m 1 is 1 or 2, m 2 is 1 or 2. More preferably m 1 is 2 and m 2 is 1.
상기 A는 둘 이상의 질소원자를 포함하고 하나의 질소를 통하여 M과 결합되어 있는 리간드를 나타내고, 상기 A의 비제한적인 예로는, 치환 또는 비치환된 인다졸, 이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸릴, 이미다졸 유도체, 피라졸(pyrazole), 벤조트리아졸, 벤조싸이디아졸, 옥사디아졸, 싸이아디아졸, 피라졸린, 피라졸리딘, 벤즈이미다졸(benzimidazole), 및 트리아졸 중에서 선택된 하나로부터 파생된 것이 있다.A represents a ligand comprising two or more nitrogen atoms and bonded with M through one nitrogen, and non-limiting examples of A include substituted or unsubstituted indazole, imidazole, imidazoline, imida. From one selected from zolyl, imidazole derivatives, pyrazole, benzotriazole, benzothiazole, oxadiazole, thiadiazole, pyrazoline, pyrazolidine, benzimidazole, and triazole There is a derivative.
바람직하게는 상기 A는 트리아졸, 이미다졸, 피라졸, 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이며, 더욱 바람직하게는 트리아졸이다.Preferably, A is one selected from the group consisting of triazole, imidazole, pyrazole, and derivatives thereof, more preferably triazole.
상기 사이클로메탈화 리간드 (CyN-CyC)는 하기 화학식 11 내지 37로 표시될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The cyclometalated ligand (CyN-CyC) may be represented by the following
식중,Food,
R11, R12, R13, R14 및 R15는 서로에 관계없이 일치환 또는 다치환된 작용기로서, 수소, 할로겐 원자, -OR, -N(R)2, -P(R)2, -POR, -PO2R, -PO3R, -SR, -Si(R)3, -B(R)2, -B(OR)2, -C(O)R, -C(O)OR, -C(O)N(R), -CN, -NO2, -SO2, -SOR, -SO2R, -SO3R, C1-C20 알킬기, 또는 C6-C20 아릴기이고,R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 are mono- or polysubstituted functional groups irrespective of each other, and are hydrogen, a halogen atom, -OR, -N (R) 2 , -P (R) 2 , -POR, -PO 2 R, -PO 3 R, -SR, -Si (R) 3 , -B (R) 2 , -B (OR) 2 , -C (O) R, -C (O) OR , -C (O) N (R), -CN, -NO 2 , -SO 2 , -SOR, -SO 2 R, -SO 3 R, C 1 -C 20 alkyl group, or C 6 -C 20 aryl group ego,
상기 R은 수소, 할로겐원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C40 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C40 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C7-C40 알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C40 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 C3-C40 헤테 로아릴알킬기 중에서 선택되고,R is hydrogen, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 10 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted A C 2 -C 20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 40 aryl group, a substituted or unsubstituted C 7 -C 40 arylalkyl group, a substituted or Is selected from an unsubstituted C 7 -C 40 alkylaryl group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 40 heteroaryl group, and a substituted or unsubstituted C 3 -C 40 heteroarylalkyl group,
Z는 S, O 또는 NR0(R0은 수소 또는 C1-C20 알킬기임)이다.Z is S, O or NR 0 (R 0 is hydrogen or a C1-C20 alkyl group).
상기 화학식 1의 유기 금속 착물은 특히 하기 화학식 2의 화합물이 바람직하다.The organometallic complex of Formula 1 is particularly preferably a compound of Formula 2 below.
<화학식 2><Formula 2>
식중,Food,
상기 M, CyN 및 CyC는 상기 정의한 바와 같으며,M, CyN and CyC are as defined above,
상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 카르복실기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치 환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 헤테로아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로아릴알킬기를 나타내고, 이들 중 둘 이상은 서로 융합하여 2환 내지 5환의 융합고리를 형성할 수 있다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently hydrogen, a halogen atom, a carboxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkoxy group, substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkynyl group, substituted or unsubstituted C 1- C 20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C 6 -C 30 aryl group, substituted or unsubstituted C 7 -C 30 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C 5 -C 30 heteroaryl group, or substituted or unsubstituted Ring C 3 -C 30 heteroarylalkyl group, two or more of them may be fused to each other to form a bicyclic ring to 5 ring fused ring.
이와 같은 화학식 2의 유기 금속 착물은 하기 화학식 3 내지 5의 유기 금속 착물로 보다 구체화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Such an organometallic complex of Formula 2 may be more specifically specified as an organometallic complex of Formulas 3 to 5, but is not limited thereto.
<화학식 3><Formula 3>
<화학식 4>≪ Formula 4 >
<화학식 5>≪ Formula 5 >
<화학식 6>(6)
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물은, 사이클로메탈화 모이어티를 제공하는 출발 물질인 [Ir(C^N)2Cl]2 유도체를 이용하여 와츠(Watts) 그룹에 의해 보고된 방법(F.O.Garces, R.J.Watts, Inorg.Chem. 1988, (35), 2450)을 사용하여 합성가능하다.The organometallic complex represented by Formula 1 according to the present invention is reported by Watts group using [Ir (C ^ N) 2 Cl] 2 derivative which is a starting material providing a cyclometallated moiety. Synthesized using the method (FOGarces, RJ Watts, Inorg. Chem. 1988, (35), 2450).
본 발명의 유기 전계발광 소자는 상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물을 이용하여 유기막 특히, 발광층을 형성하여 제작된다. 이 때 상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물은 발광층 형성물질인 인광 도판트 재료로서 매우 유용하며, 적색 파장 영역에서 우수한 발광 특성을 나타낸다.The organic electroluminescent device of the present invention is produced by forming an organic film, in particular a light emitting layer, using the organometallic complex represented by the formula (1). In this case, the organometallic complex represented by Chemical Formula 1 is very useful as a phosphorescent dopant material, which is a light emitting layer forming material, and exhibits excellent light emission characteristics in the red wavelength region.
상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물을 인광 도판트로 사용하는 경우, 유기막이 1종 이상의 고분자 호스트, 고분자와 저분자의 혼합물 호스트, 저분자 호스트, 및 비발광 고분자 매트릭스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 여기에서 고분자 호스트, 저분자 호스트, 비발광 고분자 매트릭스로는 유기 전계 발광 소자용 발광층 형성시 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 고분자 호스트의 예로는 PVK(poly(vinylcarbazole)), Polyfluorene 등이 있고, 저분자 호스트의 예로는 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl), 4,4'-비스[9-(3,6-비페닐카바졸릴)]-1-1,1'-비페닐{4,4'-비스[9-(3,6-비페닐카바졸릴)]-1-1,1'-비페닐}, 9,10-비스[(2',7'-t-부틸)-9',9''-스피로비플루오레닐(spirobifluorenyl)안트라센, 테트라플루오렌(tertfluorene) 등이 있고, 비발광 고분자 매트릭스로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 등이 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.When the organometallic complex represented by Formula 1 is used as a phosphorescent dopant, the organic layer further includes at least one selected from the group consisting of at least one polymer host, a mixture host of polymers and low molecules, a low molecular host, and a non-luminescent polymer matrix. can do. Here, the polymer host, the low molecular host, and the non-luminescent polymer matrix may be used as long as they are commonly used in forming an emission layer for an organic EL device. Examples of the polymer host include PVK (poly (vinylcarbazole)) and Polyfluorene. , Examples of low molecular weight hosts include CBP (4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl), 4,4'-bis [9- (3,6-biphenylcarbazolyl)]-1-1,1 ' -Biphenyl {4,4'-bis [9- (3,6-biphenylcarbazolyl)]-1-1,1'-biphenyl}, 9,10-bis [(2 ', 7'-t -Butyl) -9 ', 9' '-spirobifluorenyl anthracene, tetrafluorene (tertfluorene) and the like, and the non-luminescent polymer matrix is polymethyl methacrylate, polystyrene, etc., but is not limited thereto It is not.
상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물의 함량은 발광층 형성재료의 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 1 중량부 미만인 경우에는 발광 물질이 부족하여 효율 및 수명이 저하되어 바람직하지 못하고, 30 중량부를 초과하는 경우에는 삼중항의 소광현상이 일어나 효율이 저하되어 바람직하지 못하다. 그리고 이러한 유기 금속 착물을 발광층에 도입하고자 하는 경우에는 진공증착법, 스퍼터링법, 프린팅법, 코팅법, 잉크젯방법 등을 이용할 수 있다.The content of the organometallic complex represented by Chemical Formula 1 is preferably 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the light emitting layer forming material. If it is less than 1 part by weight, the light emitting material is insufficient and the efficiency and life is lowered, which is not preferable. If it exceeds 30 parts by weight, the triplet quenching phenomenon occurs and the efficiency is lowered, which is not preferable. In order to introduce such an organometallic complex into the light emitting layer, a vacuum deposition method, a sputtering method, a printing method, a coating method, an inkjet method, or the like may be used.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물은 녹색 발광 물질 또는 청 색 발광 물질과 함께 사용하여 백색광을 발광할 수 있다. In addition, the organometallic complex represented by Chemical Formula 1 may be used together with a green light emitting material or a blue light emitting material to emit white light.
도 1a-1f는 본 발명의 바람직한 일실시예들에 따른 유기 EL 소자의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 1A-1F are schematic diagrams illustrating a laminated structure of an organic EL device according to exemplary embodiments of the present invention.
도 1a를 참조하면, 제1전극(10) 상부에 상기 화학식 1의 비페닐 유도체를 포함한 발광층(12)이 적층되고, 상기 발광층(12) 상부에는 제2전극(14)이 형성된다.Referring to FIG. 1A, a
도 1b를 참조하면, 제1전극(10) 상부에 상기 화학식 1의 비페닐 유도체를 포함한 발광층(12)이 적층되고, 상기 발광층(12) 상부에 정공억제층(HBL)(13)이 적층되고 있고, 그 상부에는 제2전극(14)이 형성된다.Referring to FIG. 1B, an
도 1c의 유기 EL 소자는 제1전극(10)과 발광층(12) 사이에 정공 주입층(HIL)(11)이 형성된다.In the organic EL device of FIG. 1C, a hole injection layer (HIL) 11 is formed between the
도 1d의 유기 EL 소자는 발광층(12) 상부에 형성된 정공억제층(HBL)(13) 대신에 전자수송층(ETL)(15)이 형성된 것을 제외하고는, 도 6c의 경우와 동일한 적층 구조를 갖는다.The organic EL device of FIG. 1D has the same stacked structure as that of FIG. 6C except that an electron transport layer (ETL) 15 is formed instead of the hole suppression layer (HBL) 13 formed on the
도 1e의 유기 EL 소자는 화학식 1의 비페닐 유도체를 함유하는 발광층(12) 상부에 형성된 정공억제층(HBL)(13) 대신에 정공 억제층(HBL)(13)과 전자 수송층(15)이 순차적으로 적층된 2층막을 사용하는 것을 제외하고는, 도 6c의 경우와 동일한 적층 구조를 갖는다. 경우에 따라서는 도 6e의 유기 EL 소자에서 전자수송층(15)와 제2전극(14)사이에는 전자주입층이 더 형성되기도 한다.In the organic EL device of FIG. 1E, instead of the hole suppression layer (HBL) 13 formed on the
도 1f의 유기 EL 소자는 정공 주입층(11)과 발광층(12) 사이에 정공 수송층(16)을 더 형성한 것을 제외하고는, 도 6e의 유기 EL 소자와 동일한 구조를 갖고 있다. 이 때 정공 수송층(16)은 정공 주입층(11)으로부터 발광층(12)으로의 불순물 침투를 억제해주는 역할을 한다.The organic EL device of FIG. 1F has the same structure as the organic EL device of FIG. 6E except that a
상술한 적층 구조를 갖는 유기 EL 소자는 통상적인 제작방법에 의하여 형성가능하며 그 제작방법이 특별하게 한정되는 것은 아니다. The organic EL device having the laminated structure described above can be formed by a conventional manufacturing method, and the manufacturing method is not particularly limited.
여기서 상기 유기막의 두께는 30 내지 100 nm인 것이 바람직하다. 상기 유기막의 두께가 30 nm미만인 효율 및 수명이 저하되고, 100 nm를 초과하면 구동전압이 상승하여 바람직하지 못하다.Herein, the thickness of the organic film is preferably 30 to 100 nm. If the thickness of the organic film is less than 30 nm, the efficiency and lifespan are lowered. If the thickness is greater than 100 nm, the driving voltage increases, which is not preferable.
한편 상기 유기막으로는, 발광층 이외에도 전자수송층, 정공수송층 등과 같이 유기 전계발광 소자에서 한 쌍의 전극 사이에 형성되는 유기 화합물로 된 막을 지칭한다.Meanwhile, the organic film refers to a film made of an organic compound formed between a pair of electrodes in an organic electroluminescent device, such as an electron transport layer and a hole transport layer, in addition to the light emitting layer.
상기 유기 전계 발광 소자에서는 각 층 사이에 버퍼층이 형성될 수 있는 바,이와 같은 버퍼층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene), 또는 이들의 유도체를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the organic electroluminescent device, a buffer layer may be formed between each layer. As a material of the buffer layer, a material commonly used may be used. Preferably, copper phthalocyanine or polythiophene is used. ), Polyaniline (polyaniline), polyacetylene (polyacetylene), polypyrrole (polypyrrole), polyphenylene vinylene (polyphenylene vinylene), or derivatives thereof may be used, but is not limited thereto.
상기 정공수송층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리트리페닐아민(polytriphenylamine)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. As a material of the hole transporting layer, a commonly used material may be used, and polytriphenylamine may be preferably used, but the present invention is not limited thereto.
상기 전자수송층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리옥사디아졸(polyoxadiazole)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. As a material of the electron transport layer, a material commonly used may be used. Preferably, polyoxadiazole may be used, but is not limited thereto.
상기 정공차단층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 LiF, BaF 2 또는 MgF 2 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. A material commonly used as the material of the hole blocking layer may be used, and preferably, LiF, BaF 2 or MgF 2 may be used, but is not limited thereto.
본 발명의 유기 전계발광 소자의 제작은 특별한 장치나 방법을 필요로 하지 않으며, 통상의 발광 재료를 이용한 유기 전계발광 소자의 제작방법에 따라 제작될 수 있다. The fabrication of the organic electroluminescent device of the present invention does not require any special device or method, and can be manufactured according to a method of fabricating an organic electroluminescent device using a common light emitting material.
상기 본 발명에 따른 화학식 1의 유기 금속 착물은 약 550 내지 약 650 nm 영역에서 발광할 수 있다. 이러한 유기금속 착물을 이용한 발광 다이오드는 풀 칼라 표시용 광원 조명, 백라이트, 옥외게시판, 광통신(optical communication), 내부장식 등에 사용 가능하다.The organometallic complex of Formula 1 according to the present invention may emit light in the region of about 550 to about 650 nm. The light emitting diode using the organometallic complex can be used for light source lighting for full color display, backlight, outdoor billboard, optical communication, interior decoration, and the like.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.
참고예 1: 1-페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머의 합성Reference Example 1 Synthesis of 1-phenylisoquinoline iridium dimer
<반응식 1><Reaction Scheme 1>
상기 반응식 1에 기재된 바와 같이, 500mL 가지 달린 플라스크에 화학식 41의 1-클로로이소퀴놀린(1-chloroisoqinoline) 5g (31mmol), 25.00g(1.58ㅧ104mmol)의 화학식 42의 페닐보로닉에시드(phenyl boronic acid), 100mL의 톨루엔, 에탄올 48 mL 및 물 95 mL로 만든 2M 탄산나트륨 용액을 부가하고, 이를 질소 분위기하 상온에서 교반하였다. 이어서 상기 반응 혼합물에 4.53g(3.92mmol)의 테트라키스(트리페닐포스핀) 팔라듐(0)을 넣고 질소 분위기하에서 빛을 차단한 채 15시간 동안 환류하였다.As described in Scheme 1, 5 g (31 mmol) of 1-chloroisoquinoline (1-chloroisoqinoline) of Formula 41 and 25.00 g (1.58 x 10 4 mmol) of phenylboronic acid of Formula 42 ( phenyl boronic acid), 2 mL of sodium carbonate solution made with 100 mL of toluene, 48 mL of ethanol and 95 mL of water were added, which was stirred at room temperature under nitrogen atmosphere. Subsequently, 4.53 g (3.92 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added to the reaction mixture, and the mixture was refluxed for 15 hours while blocking light under a nitrogen atmosphere.
상기 반응이 완결되면 반응 혼합물의 온도를 상온으로 조절한 후, 에틸아세테이트와 물을 이용하여 추출한 후 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:헥산=10:1)로 분리하여, 엷은 갈색의 액체(화학식 43의 1-페닐이소퀴놀린)를 얻었다.When the reaction was completed, the temperature of the reaction mixture was adjusted to room temperature, extracted with ethyl acetate and water, separated by column chromatography (toluene: hexane = 10: 1), and a pale brown liquid (1) -Phenylisoquinoline).
상기 과정에 따라 합성한 1-페닐이소퀴놀린 단량체와 IrCl3ㆍ3H2O를 이용하 여 노란색 파우더인 화학식 44의 1-페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머를 합성하였다. 이 때 합성법은 J. Am. Che. Soc., 1984, 106, 6647-6653을 참고하였다. 1-phenylisoquinoline iridium dimer of Formula 44 as a yellow powder was synthesized using 1-phenylisoquinoline monomer and IrCl 3 3H 2 O synthesized according to the above procedure. The synthesis method is described in J. Am. Che. Soc., 1984, 106, 6647-6653.
1H-NMR(CD2Cl2,ppm): 9.04 (d, 1H0, 8.96 (d, 1H), 8.12 (d, 1H), 7.83 (d, 2H), 7.78 (t, 2H), 6.82 (t, 1H), 6.55 (d, 1H), 6.50 (t, 1H), 6.03 (d, 1H) 1 H-NMR (CD 2 Cl 2 , ppm): 9.04 (d, 1H0, 8.96 (d, 1H), 8.12 (d, 1H), 7.83 (d, 2H), 7.78 (t, 2H), 6.82 (t , 1H), 6.55 (d, 1H), 6.50 (t, 1H), 6.03 (d, 1H)
참고예 2: 2-페닐퀴놀린 이리듐 다이머의 합성Reference Example 2 Synthesis of 2-phenylquinoline Iridium Dimer
<반응식 2><Reaction Scheme 2>
상기 반응식 2에 기재된 바와 같이, 1-클로로이소퀴놀린 대신에 상기 화학식 51의 2-클로로퀴놀린 5g (31mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 같은 방법을 이용하여 상기 화학식 54의 2-페닐퀴놀린 이리듐 다이머를 합성하였다.As described in Scheme 2, except that 5g (31mmol) of 2-chloroquinoline of Formula 51 is used instead of 1-chloroisoquinoline, the method of Formula 54 of 2- Phenylquinoline iridium dimer was synthesized.
참고예 3: 1-비페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머의 합성Reference Example 3: Synthesis of 1-biphenylisoquinoline iridium dimer
<반응식 3> <Reaction Scheme 3>
상기 반응식 3에 기재한 바와 같이, 페닐보로닉에시드 대신 4,4'-비페닐 보로닉 애시드 6.1g (31 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 같은 방법을 이용하여 화학식 66의 1-비페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머를 합성하였다.As described in Scheme 3, 6.1 g (31 mmol) of 4,4'-biphenyl boronic acid was used instead of phenylboronic acid, using the same method as in Reference Example 1, except that 1-biphenyl isoquinoline iridium dimer was synthesized.
참고예 4: 4'-트리메틸실릴-페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머의 합성Reference Example 4: Synthesis of 4'-trimethylsilyl-phenylisoquinoline iridium dimer
<반응식 4> <Reaction Scheme 4>
상기 반응식 3에 기재한 바와 같이, 페닐보로닉애시드 대신, 4'-실릴페닐 보로닉애시드 6g (31mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 같은 방법을 이용하여 화학식 74의 1-비페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머를 합성하였다.As described in Scheme 3, 6-g (31 mmol) of 4'-silylphenyl boronic acid was used instead of phenylboronic acid, using the same method as in Reference Example 1, except that Biphenylisoquinoline iridium dimer was synthesized.
1H NMR (CDCl3, ppm): 9.47 (d, 1H), 8.95 (d, 1H), 8.05 (d, 1H), 7.91 (d, 1H), 7.81-7.72 (m, 2H), 6.95 (t, 1H), 6.05 (s, 1H), -0.26 (9H, 트리메틸실릴기) 1 H NMR (CDCl 3 , ppm): 9.47 (d, 1H), 8.95 (d, 1H), 8.05 (d, 1H), 7.91 (d, 1H), 7.81-7.72 (m, 2H), 6.95 (t , 1H), 6.05 (s, 1H), -0.26 (9H, trimethylsilyl group)
실시예 1: 화학식 3으로 표시되는 화합물의 합성Example 1 Synthesis of Compound Represented by Formula 3
질소 분위기하, 250ml 가지달린 플라스크에서 화학식 44의 [Ir(1-phenylisoquinolie)2Cl]2 0.4mmol, 화학식 45의 3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-히드록시페닐 메탄 0.88mmol을 트리클로로메탄 40mL에 녹인 후, 상온에서 2 내지 10시간 동안 반응시켰다. 반응 종료후, 반응액을 셀라이트 여과하고 헥산에 침전시켜 트리아졸 페놀레이트를 얻었다. 반응기에서 적색 생성물 0.5mmol을 트리클로로메탄 20ml에 용해시키고, 탄산나트륨 2.0mmol을 15ml 메탄올에 용해시켜 반응기에 가한 후, 상온에서 0.5 내지 24시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후 반응액을 셀라이트 여과하고 헥산에 침전시켜 상기 화학식 3의 화합물을 적색 고체를 얻었다. 수득한 적색 고체는 실리카겔 칼럼(메틸렌클로라이드:아세톤=10:1)을 이용하여 정제하였 다. 상기 최종 목적물의 구조는 1H NMR 스펙트럼을 통하여 분석하였다:0.4 ml of [Ir (1-phenylisoquinolie) 2 Cl] 2 of formula 44, 3- (2H-benzotriazol-2-yl) -4-hydroxyphenyl methane 0.88 in a 250 ml branched flask under nitrogen atmosphere. After mmol was dissolved in 40 mL of trichloromethane, the reaction was performed at room temperature for 2 to 10 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was filtered through Celite and precipitated in hexane to give triazole phenolate. In the reactor, 0.5 mmol of the red product was dissolved in 20 ml of trichloromethane, 2.0 mmol of sodium carbonate was dissolved in 15 ml of methanol, added to the reactor, followed by stirring at room temperature for 0.5 to 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered through Celite and precipitated in hexane to give the compound of Formula 3 as a red solid. The red solid obtained was purified using a silica gel column (methylene chloride: acetone = 10: 1). The structure of the final object was analyzed via 1 H NMR spectrum:
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 9.07 (t, 2H), 8.90 (d, 1H), 8.41 (d, 1H), 8.11 (d, 1H), 7.93 (d, 1H), 7.85 (t, 2H), 7.75-7.61 (m, 5H), 7.33 (1H), 7.15 (t, 1H), 7.05 (d, 1H), 6.99 (d, dH), 6.92 (t, 1H), 6.90-6.65 (m, 4H), 6.47 (d, 1H), 6.29 (d, 1H), 6.13 (d, 1H), 6.06 (d, 1H),2.25 (s, 3H, 메틸기) 1 H-NMR (CD 2 Cl 2 , ppm): 9.07 (t, 2H), 8.90 (d, 1H), 8.41 (d, 1H), 8.11 (d, 1H), 7.93 (d, 1H), 7.85 ( t, 2H), 7.75-7.61 (m, 5H), 7.33 (1H), 7.15 (t, 1H), 7.05 (d, 1H), 6.99 (d, dH), 6.92 (t, 1H), 6.90-6.65 (m, 4H), 6.47 (d, 1H), 6.29 (d, 1H), 6.13 (d, 1H), 6.06 (d, 1H), 2.25 (s, 3H, methyl)
실시예 2: 화학식 4로 표시되는 화합물의 합성Example 2: Synthesis of Compound Represented by Formula 4
1-페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머 대신 상기 화학식 54의 2-페닐퀴놀린 이리듐 다이머를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 상 기 화학식 4의 화합물을 합성하였다.The compound of Chemical Formula 4 was synthesized in the same manner as in Example 1, except that 2-phenylquinoline iridium dimer of Chemical Formula 54 was used instead of 1-phenylisoquinoline iridium dimer.
실시예 3. 화학식 5로 표시되는 화합물의 합성Example 3. Synthesis of Compound Represented by Chemical Formula 5
1-페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머 대신 상기 화학식 66의 1-비페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 5의 화합물을 합성하였다.A compound of Chemical Formula 5 was synthesized in the same manner as in Example 1, except that 1-biphenylisoquinoline iridium dimer of Chemical Formula 66 was used instead of 1-phenylisoquinoline iridium dimer.
실시예 4. 화학식 6으로 표시되는 화합물의 합성Example 4. Synthesis of Compound Represented by Chemical Formula 6
1-페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머 대신 상기 화학식 74의 1-(4'-트리메틸실릴)페닐이소퀴놀린 이리듐 다이머를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 6의 화합물을 합성하였다. 상기 최종 목적물의 구조는 1H NMR 스펙트럼을 통하여 분석하여 확인하였다:A compound of Chemical Formula 6 was synthesized in the same manner as in Example 1, except that 1- (4'-trimethylsilyl) phenylisoquinoline iridium dimer of Chemical Formula 74 was used instead of 1-phenylisoquinoline iridium dimer. The structure of the final target was confirmed by analysis via 1 H NMR spectrum:
1H-NMR(CDCl3,ppm): 9.05 (m, 2H), 8.87 (d, 1H),8.30 (d, 1H), 8.03 (t, 2H), 7.90(t, 2H), 7.78-7.72 (m, 3H), 7.67-7.64 (m, 3 H), 7.39 (d, 1H), 7.17(d, 2H), 7.04 (t, 2H), 6.88 (s, 1H), 6.79 (t, 1H), 6.54 (d, 1H), 6.30 (d, 1H), 5.98 (s, 1H), 5.81 (d, 1H), 2.17 (s, 3H 메틸기), -0.11 (s, 트리메틸실릴 기), -0.28 (s, 9H 트리메틸실릴기) 1 H-NMR (CDCl 3 , ppm): 9.05 (m, 2H), 8.87 (d, 1H), 8.30 (d, 1H), 8.03 (t, 2H), 7.90 (t, 2H), 7.78-7.72 ( m, 3H), 7.67-7.64 (m, 3H), 7.39 (d, 1H), 7.17 (d, 2H), 7.04 (t, 2H), 6.88 (s, 1H), 6.79 (t, 1H), 6.54 (d, 1H), 6.30 (d, 1H), 5.98 (s, 1H), 5.81 (d, 1H), 2.17 (s, 3H methyl group), -0.11 (s, trimethylsilyl group), -0.28 (s , 9H trimethylsilyl group)
상기 과정에 따라 얻은 화학식 3 내지 6의 화합물의 발광 특성(photoluminescence)은 상기 화합물을 메틸렌클로라이드에 용해하여 10-4 M 용액으로 만든 후, 용액 상태에서의 발광 특성을 조사하였으며, 니트(neat) 필름 상에 상기 화합물을 스핀코팅하여 필름상태에서의 발광특성을 조사하였다.Photoluminescence of the compounds of Chemical Formulas 3 to 6 obtained according to the above procedure was dissolved in methylene chloride to form a 10 -4 M solution, and then the luminescence properties in the solution state were investigated. The luminescent properties in the film state were investigated by spin coating the compound on the film.
상기 실시예 1 내지 4로부터 얻은 화학식 3 내지 6의 화합물의 발광 특성 및 CIE(색좌표) 특성을 하기 표 1에 나타내었다:The luminescence properties and CIE (color coordinates) properties of the compounds of Chemical Formulas 3 to 6 obtained from Examples 1 to 4 are shown in Table 1 below:
λmax (nm)PL characteristics
? max (nm)
(x,y)CIE color coordinates
(x, y)
Example 1:
Example 2:
Example 3
Example 4
상기 표 1로부터, 트리아졸 유도체를 보조 리간드로서 도입하여 우수한 인광특성을 가진 도펀트가 형성되고, 특히 치환기의 도입에 따라 강한 전기장효과(electronic effect)에 의해 적색 영역에서 발광하는 인광재료로 적합하다는 것을 알 수 있다.From the above Table 1, a triazole derivative is introduced as an auxiliary ligand to form a dopant having excellent phosphorescence properties, and in particular, it is suitable as a phosphorescent material that emits light in a red region by a strong electronic effect due to introduction of a substituent. Able to know.
유기 전계 발광 소자의 제작Fabrication of Organic Electroluminescent Device
실시예 5Example 5
ITO(indium-tin oxide)가 코팅된 투명 전극 기판을 깨끗이 세정한 후, ITO를 감광성 수지(photoresist resin)와 식각제(etchant)를 이용하여 패터닝하여 ITO 전극 패턴을 형성하고, 이를 다시 깨끗이 세정하였다. 이와 같이 세정된 결과물상에 PEDOT{poly(3,4-ethylenedioxythiophene)}[AI 4083]-PSS를 약 50nm의 두께로 코팅한 후, 120℃에서 약 5분 동안 베이킹(baking)하여 정공 주입층을 형성하였다.After the transparent electrode substrate coated with indium-tin oxide (ITO) was thoroughly cleaned, an ITO electrode pattern was formed by patterning ITO with a photoresist resin and an etchant, and then cleaned again . PEDOT {poly (3,4-ethylenedioxythiophene)} [AI 4083] -PSS was coated on the resultant in a thickness of about 50 nm, and then baked at 120 ° C. for about 5 minutes to form a hole injection layer. Formed.
클로로포름에 PVK, CBP (PVK:CBP = 4:5) 및 상기 화학식 3의 도펀트 8중량%를 혼합한 용액을 상기 정공 주입층 상부에 스핀코팅하여 두께 85nm의 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 고분자 발광층 상부에 진공증착기를 이용하여 진공도를 4X10-6 torr 이하로 유지하면서 Balq를 진공증착하여 20nm 두께로 형성하고, Alq를 진공증착하여 15nm 두께의 전자수송층을 형성한 다음, 이 상부에 LiF를 0.1 /sec의 속도로 진공증착하여 1nm 두께의 전자주입층을 형성하였다.A solution of PVK, CBP (PVK: CBP = 4: 5) and 8% by weight of the dopant of Formula 3 in chloroform was spin-coated on the hole injection layer to form a light emitting layer having a thickness of 85 nm. Subsequently, Balq is vacuum-deposited to form a 20 nm thickness while maintaining a vacuum degree of 4 × 10 −6 torr or less using a vacuum evaporator on the upper portion of the polymer light emitting layer, and an electron transport layer having a thickness of 15 nm is formed by vacuum evaporation of Alq. LiF was vacuum deposited at a rate of 0.1 / sec to form an electron injection layer having a thickness of 1 nm.
이어서, Al을 10Å/sec의 속도로 증착하여 150nm 두께의 애노드를 증착하고 봉지(encapsulation)함으로써 유기 전계 발광 소자를 완성하였다. 이 때 봉지과정은 건조한 질소 가스 분위기하의 글러브 박스(Glove Box)에서 BaO 분말을 집어넣고 금속 캔(metal can)으로 봉합한 다음, UV 경화제로 최종 처리하는 과정을 통하여 이루어졌다. 상기 소자의 구조는 ITO/PEDOT-PSS (50 nm)/PVK-CBP (4:5)-도펀트 8중량% (85 nm)/Balq (20 nm)/Alq (15 nm)/LiF (1 nm)/Al(150 nm). 상기 EL 소자는 다층형 소자로서, 개략적인 구조는 도 2에 도시된 바와 같으며, 발광면적은 6mm2였다. Subsequently, Al was deposited at a rate of 10 mA / sec to deposit and encapsulate an anode having a thickness of 150 nm, thereby completing an organic EL device. At this time, the encapsulation process was carried out by putting BaO powder in a glove box under a dry nitrogen gas atmosphere, sealing it with a metal can, and finally treating it with a UV curing agent. The structure of the device is ITO / PEDOT-PSS (50 nm) / PVK-CBP (4: 5) -dopant 8% by weight (85 nm) / Balq (20 nm) / Alq (15 nm) / LiF (1 nm) / Al (150 nm). The EL device was a multilayered device, and its schematic structure was as shown in Fig. 2, and the light emitting area was 6 mm < 2 & gt ;.
실시예 6Example 6
화학식 5의 화합물 대신 화학식 4의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 EL 소자를 제작하였다.An EL device was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the compound of Formula 4 was used instead of the compound of Formula 5.
실시예 7Example 7
화학식 5의 화합물 대신 화학식 5의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 EL 소자를 제작하였다.An EL device was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the compound of Formula 5 was used instead of the compound of Formula 5.
실시예 8Example 8
화학식 5의 화합물 대신 화학식 6의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 EL 소자를 제작하였다.An EL device was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the compound of Formula 6 was used instead of the compound of Formula 5.
비교예 Comparative example
상기 화학식 3의 화합물 대신 하기 화학식 7의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 EL 소자를 제작하였다.An EL device was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the compound of Formula 7 was used instead of the compound of Formula 3.
<화학식 7><Formula 7>
실시예 5 및 비교예의 전계발광 특성, CIE(색좌표), 전류 효율, 구동전압, 휘도 특성을 하기 표 2에 나타내었다.The electroluminescent properties, CIE (color coordinates), current efficiency, driving voltage, and luminance characteristics of Example 5 and Comparative Examples are shown in Table 2 below.
λmax (nm)EL
? max (nm)
(x, y)CIE
(x, y)
(mA/cm2)Current density
(mA / cm 2 )
(V)Driving voltage
(V)
(cd/m2)Brightness
(cd / m < 2 &
상기 표 2로부터 본 발명에 따른 화학식 3의 화합물을 채용하는 실시예 5의 전계발광 소자는 적색 발광 영역에서 높은 휘도를 나타내었으며, 낮은 전압에서도 구동이 가능하고, 낮은 전압에서도 높은 전류밀도를 나타내었음을 알 수 있다.The electroluminescent device of Example 5 employing the compound of Formula 3 according to the present invention from Table 2 has high luminance in the red light emitting region, can be driven at low voltage, and has a high current density even at low voltage. It can be seen.
본 발명에 따른 유기 금속 착물은 적색영역의 빛을 효율적으로 발광할 수 있으며, 이러한 유기 금속 착물은 유기 전계 발광 소자의 유기막 형성시 이용할 수 있으며, 고효율의 인광재료로서 550-650 nm 파장 영역에서 발광할 뿐만 아니라, 녹색 발광 물질 또는 청색 발광 물질과 함께 사용하여 백색광을 낼 수 있다.The organometallic complex according to the present invention can efficiently emit light in the red region, and the organometallic complex can be used to form an organic film of the organic electroluminescent device, and is a high-efficiency phosphorescent material in the 550-650 nm wavelength region. In addition to emitting light, white light may be used in combination with a green light emitting material or a blue light emitting material.
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